一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法，该背板膜由阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层的三层结构组成，层与层之间由改性胶黏剂粘合得到，其中，耐磨抗拉伸内层与阻燃耐热外层均以PET树脂为基料，辅以耐热填料、降解助剂、润滑增塑剂。该太阳能电池背板膜的制备方法包括耐磨抗拉伸内侧制备、阻燃耐热外层制备、真空层压、等离子处理。该电池背板膜具有良好的耐热阻燃性、抗拉伸强度、断裂伸长率，适合在日照时间长、温度较高的环境下使用。

A flame retardant composite film and its preparation method

The invention discloses a flame-retardant composite film and a preparation method thereof. The back plate film consists of a flame-retardant and heat-resistant outer layer, a PET compressive layer and a wear-resistant and tensile inner layer. The layer and the layer are bonded by a modified adhesive. The wear-resistant and tensile inner layer and the flame-retardant and heat-resistant outer layer are all based on PET resin, supplemented by heat-resistant filler, degradation additive and lubrication enhancement. Plasticizer. The preparation methods of the film include preparation of wear-resistant and tensile inner layer, preparation of flame-retardant and heat-resistant outer layer, vacuum lamination and plasma treatment. The battery backplane film has good heat resistance, flame retardancy, tensile strength and elongation at break. It is suitable for use in the environment of long sunshine time and high temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法
本专利技术涉及光伏材料
，具体涉及一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法。
技术介绍
太阳能电池背板膜主要分为氟背膜与不含氟背膜两大类，其中含氟背膜分为双面含氟与单面含氟两种，而不含氟的背膜则对通过胶粘剂将多层PET胶粘复合而成。目前，商用晶硅太阳电池组件的使用要求为25年，而背膜作为直接与外环境大面积接触的光伏封装材料，应当具备优良的耐长期老化、湿热、干热、紫外线，耐电气绝缘，水蒸气阻隔等性能。常用的光伏背板聚氟乙烯薄膜制备工艺有以下三种：一是直接复合法，直接将两张聚偏二氟乙烯膜(PVDF膜)复合到耐高温聚酯薄膜(PET薄膜)中，该法设备投入低，生产周期短，但是PVDF膜的成本较高，效益低；二是涂布法，将氟化物的溶液涂布到PET薄膜上，该法要求掌握氟化物树脂溶液的配置要点，设备要求高，参数优化耗费时间；三是交联反应法，通过交联剂将氟化物与PET薄膜反应，形成网状的整体结构，该法制备的背板膜表面硬度比复合法和涂布法高，适用于野外的太阳能电站或是风沙较大的地方。申请号201610635948.3的专利公开了一种太阳能电池背膜的制备方法，将纳米二氧化钛粉末利用异丁基三乙氧基硅烷对其改性，得改性纳米二氧化钛溶胶，并添加聚氟乙烯和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，在玻璃板流延成膜得聚氟乙烯膜，将膜表面清洗后用等离子体处理法在膜表面接枝丙烯酸单体，干燥后制得太阳能电池背膜。该太阳能电池背膜利用等离子体处理法在聚氟乙烯膜表面接枝亲水性丙烯酸单体，有效解决了聚氟乙烯膜的表面能极低，亲水性差问题，使接触角小于70°，在膜中添加异丁基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化钛有效提高了膜的耐湿热性、耐紫外线及抗老化性能。但是，经研究发现，现有技术中使用交联反应法制备的背板膜仍然存在以下问题：1、改性后的耐高温聚酯薄膜虽然虽然具有优良的耐老化、耐热性能、耐电气绝缘性能，但是由于对填料的要求高，使得背板膜的断裂强度、断裂伸长率等力学性能仍需进一步加强；2、背板膜长期在日光照射下，紫外红外热量集聚，温度升高，导热系数升高，大大降低了耐高温阻燃性能；3、背板膜的原料中，会引入芳环来提高聚合物的拉伸强度和断裂伸长率，但是随着芳环含量的增加，聚合物结晶度下降，降解性能先上升、后下降，无法兼顾成本和薄膜的降解性能。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种阻燃复合型太阳能电池背板膜及其制备方法，该背板膜由阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层的三层结构组成，层与层之间由改性胶黏剂粘合得到，其中，耐磨抗拉伸内层与阻燃耐热外层均以PET树脂为基料，辅以耐热填料、降解助剂、润滑增塑剂，通过真空层压、等离子处理技术制备而成，该电池背板膜具有良好的耐热阻燃性、抗拉伸强度、断裂伸长率，适合在日照时间长、温度较高的环境下使用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种阻燃复合型太阳能电池背板膜，该背板膜从外到内依次包括阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层，所述阻燃耐热外层与PET抗压层之间通过改性胶黏剂粘合，所述PET抗压层与耐磨抗拉伸内层之间通过改性胶黏剂粘合；所述耐磨抗拉伸内层包括以下重量份的成分：内层PET树脂85-112份、耐热改性淀粉25-42份、降解促进剂8-14份、耐磨增韧填料12-18份、硬脂酸钙4-9份、纳米二氧化钛3-6份；其中，内层PET树脂的pH值为7-9，固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S；所述阻燃耐热外层包括以下重量份的成分：外层PET树脂67-92份、耐热改性淀粉25-42份、降解促进剂12-18份、膨胀珍珠岩8-15份、硬脂酸镁5-11份、纳米二氧化钛3-9份；其中，外层PET树脂的pH值为7-9，固含量为28±2％，粘度≤200mPa·S；所述耐热改性淀粉的制备方法包括以下步骤：(1)按照重量份计，取工业级玉米淀粉150-165份，在50-55℃、真空度-20KPa的条件下干燥至含水量小于1％，加入单硬脂酸甘油酯12-18份、高分子量聚乳酸25-42份，混合均匀后进行微波辐照得到混合物料；其中，微波频率为2250±50MHz，辐照时间为30-40s；高分子量聚乳酸的分子量≥10万；(2)混合物料使用双螺杆挤出机挤出造粒，在熔融共混温度155-165℃、螺杆转速120-160r/min的条件下挤出即可。本专利技术的阻燃复合型太阳能电池背板膜，在结构和原料的研究筛选中，考虑到如今单一的PET聚酯膜复合结构无法长期在户外使用，外层覆上含氟膜后，虽然提高了耐候性和耐老化能力，但是加工困难，成本高昂。因此，在结构上选择传统的三层结构，使用改性环保胶黏剂粘合而成，三层膜结构均以PET树脂作为基料。考虑到背板膜的外层长期接触紫外线和湿气，需要具有良好的耐热阻燃性能、生物降解性能；内层长期与晶体硅接触，避免外界的侵蚀，保障着晶体硅的长期储热性能与光电转化效率，同时在更换晶体硅的过程中，需要对背板膜进行撕扯和拉伸，需要其具备良好的耐磨抗拉伸性能。本专利技术的耐磨抗拉伸内层，选择固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S的PET树脂作为基料，耐热改性淀粉作为环保耐热填料，辅以耐磨增韧填料、增塑剂硬脂酸钙、抗紫外剂纳米二氧化钛制备而成，通过耐热改性淀粉与内层PET树脂混合后，形成交联的网状大分子结构，其他添加剂在硬脂酸钙润滑、助流、增塑的作用下，可以良好地相容混合。本专利技术的阻燃耐热外层，选择固含量28±2％，粘度≤200mPa·S的外层PET树脂，耐热改性淀粉作为环保耐热填料，辅以降解促进剂、膨胀珍珠岩、增塑剂硬脂酸镁、抗紫外剂纳米二氧化钛制备而成，通过耐热改性淀粉与外层PET树脂混合后，形成交联的网状大分子结构，其他添加剂在硬脂酸镁润滑、助流、增塑的作用下，可以良好地相容混合。内层PET树脂与外层PET树脂相比，固含量高，粘度较大，使得耐磨抗拉伸内层与阻燃耐热外层相比，具有更好的粘附力和机械强度，可以更稳定地与晶体硅粘附。耐热改性淀粉的制备方法中，考虑到玉米淀粉具有可再生、易降解、廉价易得的特点，但是耐热性和热稳定性差，高温下易变性、分解，甚至脱水交联、炭化；高分子量的聚乳酸具有良好的机械性能、易加工性、耐热阻燃性、相容性。采用先将工业级玉米淀粉在真空条件下干燥，再与增塑剂单硬脂酸甘油酯、少量的高分子量聚乳酸辐照杀菌混合，挤出造粒得到该耐热改性淀粉。由于单硬脂酸甘油酯的结构中含有一个亲油的长脂肪酸碳链和两个亲水的羟基，即亲水又亲油，具有良好的表面活性。该改性淀粉在遇水后能够形成稳定的水合分散体，对于提高复合薄膜的憎水性、耐水性也有所帮助。作为本专利技术进一步的方案，所述改性胶黏剂的制备方法包括以下步骤：1)聚氨酯制备：取三羟甲基丙烷、低聚合度聚酯多元醇，混合均匀后加入反应釜中，加热至120-130℃并保温1-2h；关闭加热，缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后于70-80℃保温搅拌3-4h；加入钙锌粉体热稳定剂，升温至85-95℃，保温搅拌1-2h；自然冷却至30-40℃，加入冰醋酸调节pH至中性，超声分散，过滤重结晶后得到聚氨酯；2)氧化疏水石墨烯浆液制备：将疏水石墨烯加入盐酸中，超声分散5min，55℃搅拌2h，减压过滤，干燥至含水量小于5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃复合型太阳能电池背板膜，其特征在于，该背板膜从外到内依次包括阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层，所述阻燃耐热外层与PET抗压层之间通过改性胶黏剂粘合，所述PET抗压层与耐磨抗拉伸内层之间通过改性胶黏剂粘合；所述耐磨抗拉伸内层包括以下重量份的成分：内层PET树脂85‑112份、耐热改性淀粉25‑42份、降解促进剂8‑14份、耐磨增韧填料12‑18份、硬脂酸钙4‑9份、纳米二氧化钛3‑6份；其中，内层PET树脂的pH值为7‑9，固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S；所述阻燃耐热外层包括以下重量份的成分：外层PET树脂67‑92份、耐热改性淀粉25‑42份、降解促进剂12‑18份、膨胀珍珠岩8‑15份、硬脂酸镁5‑11份、纳米二氧化钛3‑9份；其中，外层PET树脂的pH值为7‑9，固含量为28±2％，粘度≤200mPa·S；所述耐热改性淀粉的制备方法包括以下步骤：(1)按照重量份计，取工业级玉米淀粉150‑165份，在50‑55℃、真空度‑20KPa的条件下干燥至含水量小于1％，加入单硬脂酸甘油酯12‑18份、高分子量聚乳酸25‑42份，混合均匀后进行微波辐照得到混合物料；其中，微波频率为2250±50MHz，辐照时间为30‑40s；高分子量聚乳酸的分子量≥10万；(2)混合物料使用双螺杆挤出机挤出造粒，在熔融共混温度155‑165℃、螺杆转速120‑160r/min的条件下挤出即可。...

【技术特征摘要】
1.一种阻燃复合型太阳能电池背板膜，其特征在于，该背板膜从外到内依次包括阻燃耐热外层、PET抗压层、耐磨抗拉伸内层，所述阻燃耐热外层与PET抗压层之间通过改性胶黏剂粘合，所述PET抗压层与耐磨抗拉伸内层之间通过改性胶黏剂粘合；所述耐磨抗拉伸内层包括以下重量份的成分：内层PET树脂85-112份、耐热改性淀粉25-42份、降解促进剂8-14份、耐磨增韧填料12-18份、硬脂酸钙4-9份、纳米二氧化钛3-6份；其中，内层PET树脂的pH值为7-9，固含量为38±2％，粘度≤260mPa·S；所述阻燃耐热外层包括以下重量份的成分：外层PET树脂67-92份、耐热改性淀粉25-42份、降解促进剂12-18份、膨胀珍珠岩8-15份、硬脂酸镁5-11份、纳米二氧化钛3-9份；其中，外层PET树脂的pH值为7-9，固含量为28±2％，粘度≤200mPa·S；所述耐热改性淀粉的制备方法包括以下步骤：(1)按照重量份计，取工业级玉米淀粉150-165份，在50-55℃、真空度-20KPa的条件下干燥至含水量小于1％，加入单硬脂酸甘油酯12-18份、高分子量聚乳酸25-42份，混合均匀后进行微波辐照得到混合物料；其中，微波频率为2250±50MHz，辐照时间为30-40s；高分子量聚乳酸的分子量≥10万；(2)混合物料使用双螺杆挤出机挤出造粒，在熔融共混温度155-165℃、螺杆转速120-160r/min的条件下挤出即可。2.根据权利要求1所述的阻燃复合型太阳能电池背板膜，其特征在于，所述改性胶黏剂的制备方法包括以下步骤：1)聚氨酯制备：取三羟甲基丙烷、低聚合度聚酯多元醇，混合均匀后加入反应釜中，加热至120-130℃并保温1-2h；关闭加热，缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后于70-80℃保温搅拌3-4h；加入钙锌粉体热稳定剂，升温至85-95℃，保温搅拌1-2h；自然冷却至30-40℃，加入冰醋酸调节pH至中性，超声分散，过滤重结晶后得到聚氨酯；2)氧化疏水石墨烯浆液制备：将疏水石墨烯加入盐酸中，超声分散5min，55℃搅拌2h，减压过滤，干燥至含水量小于5％，得到氧化疏水石墨烯；按重量份计，将15-22份氧化疏水石墨烯加入到80-110份乙醇溶剂中，再加入5-12份聚乙烯吡咯烷酮粉体，离心分离8min，得到氧化疏水石墨烯浆液；3)组分A制备：按照重量份计，取步骤1)制备的聚氨酯35-50份、步骤2)制备的氧化疏水石墨烯浆液...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩耀飞，何国锋，侯宁，程坦，陈少峰，李佳佳，陈国振，王丹阳，赵昆鹏，
申请(专利权)人：河南城建学院，
类型：发明
国别省市：河南,41